地質環境中鐵路隧道施工技術的研究

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摘要:隨著社會經濟與科技的發展,我國現代交通輸業得到較大的發展,公路鐵路等建設項目不斷增多?，F代鐵路隧道的建設中,復雜地質環境成為影響施工的關鍵因素之一,系統分析復雜地質環境下的鐵路隧道施工技術,具有強烈的現實意義。文章以鐵路隧道工程為研究對象,通過復雜地質條件下的具體施工技術,對隧道復雜地質環境下鐵路隧道施工技術進行研究分析說明。

關鍵詞:復雜地質;鐵路隧道;施工技術;分析

在鐵路建設中,隧道工程是施工中必須面臨的問題,通過鐵路隧道的建設,可以有效縮短施工路線,優化鐵路線路,提高鐵路線路標準。針對復雜地質條件下隧道施工,地質環境預測和對不良地質處置施工技術是兩大重要因素,通過復雜地質環境下隧道圍巖的預測和不良地質的處置分析研究,采用綜合圍巖探測,形成有效處置措施,確保隧道不良地質段施工安全,同時提高鐵路的建設質量。

1復雜地質環境對隧道施工的影響

我國南北跨度大,地質條件復雜,多種地形、地貌共存,而復雜的地質環境往往會對鐵路施工工程帶來較大的困難,不僅會增加施工難度,還會增加施工成本,為了縮短施工路線,提高線路標準,鐵路工程存在很多隧道施工。同時我國經濟發展迅速,交通運輸業發展較快,現代鐵路網基本成熟,在這種情況下要求建設四通八達、縱橫交錯的鐵路網。但鐵路隧道一般建立在高山、河谷附近,地質條件復雜,導致隧道施工難度不斷增加[1]。鐵路隧道施工中,經常出現多種地質問題,如喀斯卡特地質隧道施工中,出現巖溶、突泥涌水問題,活動斷裂層區域隧道施工出現高地溫災害、斷層破碎帶等情況,還有國內的很多隧道建設中,出現偏壓、巖爆、瓦斯爆炸等地質原因導致的施工問題,如不能有效處理這些地質問題,很容易造成不同程度地人員傷亡、機械設備損壞以及人力資源浪費,另外,也會帶來較大的社會經濟損失,由此可見在鐵路隧道中,復雜地質環境會對施工建設帶來高難度性,要想解決隧道施工中的問題,就要對復雜地質環境進行分析,提高施工技術水平。

2復雜地質環境下的鐵路隧道施工技術

復雜的地質環境會對隧道施工質量產生直接影響,因此,做好地質勘測工作極為必要。一般情況下,鐵路隧道的地質勘測由設計單位專業人員負責,主要從以下幾方面開展地質勘測工作:首先,根據中國地貌圖對當地的施工地質進行預測,并著重分析可能出現的相關地質災害或意外事故,事先準備測量儀器,制定簡略方案,對當地隧道建設的實際情況進行可行性分析;其次根據區域地形地貌進行地質探孔布置并打設地質探孔,通過直觀的地質探孔芯樣進行判斷隧道線形范圍內地質狀況;最后根據綜合分析,先確定隧道施工范圍內的破碎帶、巖溶、涌水量、軟弱圍巖等不良地質范圍,確定隧道涌水量,而后綜合確定隧道里程范圍內的圍巖級別,形成設計地質資料[2]。

3超前地質預報

3.1超前地質預報的目的

主要是為了探明地質問題,為隧道施工或者施工設計變更提供參考數據;降低地質災害發生率,提高施工安全性;為編制竣工文件提供地質資料。

3.2超前地質預報工作內容

主要預報斷層界面和的基本情況、山體巖溶的發育情況、地質災害的發展詳情以及含稅構造層的情況,具體包括位置、規模以及性質。

3.3超前地質預報方案

在超前地質預報方案的設計上,綜合應用長短結合、上下對照、定性與定量相結合方法,依據多方法、多頻次相互印證的原則,以此來提高預報方案的精確度。在方案設計上,要考慮隧道施工當地的地層巖性和水文地質,并給分析隧道設計方案的可行性,完善預報方案。超前地質預報方案的設計要堅持因地制宜的原則,隨時根據異常段落進行動態調整。以地質調查法為基礎,以宏觀預報指導微觀預報,長距離預報指導中短距離預報。針對隧道內部可穿越型的溶巖地層段,依據當地地質條件以及施工方案進行合理處理。

4施工技術

在鐵路隧道施工中,還要重視施工技術的應用,要根據不同的地質環境或地質要求,選擇合適的隧道施工技術,做到因地制宜,提高隧道施工的質量與工作效率,減少地質災害的發生,提高隧道施工的經濟效益。不同地質條件下的隧道施工都有不同的注意事項,綜合來看,隧道施工技術主要表現以以下幾方面。

4.1預加固處理技術

加固處理技術包括洞內加固和洞外加固,兩種加固技術的要求以及具體施工都存在較大的不同。預加固處理一般采用注漿進行加固,在實際施工中,要確定合適的加固處理方案。在隧道挖掘中,可以實施地表注漿加固暗挖方案,可以對地質較軟或者是上體破壞嚴重的隧道地表進行注漿固結,而后進行隧道暗挖,這種預加固化處理方式可以提高隧道外圍的自身承載力,改善巖體的物理性質,提高開挖的安全性,并且也可以防止地表水滲透到軟圍巖中,提高施工的安全性。注漿加固處理包括鋼管樁注漿以及帷幕注漿等注漿方式,每一種注漿的時間、注漿順序等都存在差異,在注漿過程中要關注注漿要點,及時做好注漿準備工作。注漿需要設計注漿孔,注漿操作的過程中要嚴格按照操作工藝要求進行注漿,確保各種物質(水泥∶水玻璃∶水∶緩凝劑=1∶1∶2∶0.02)的比例正常,提高注漿質量,縮短注漿時間。

4.2超前支護技術

超前支護技術主要是發揮超前注漿導管以及懸臂支護能力,通過控制小導管來進行支護準備工作,完成支護防加固的要求,并且在隧道拱形開挖過程中,超前支護技術以外廓襯砌,減少對后續施工的影響;超前支護包含超前小管棚、超前大管棚,施工中應控制管棚的外插角,注漿量,確保超前支護效果。

5應用實例

以青藏鐵路西格二線關角隧道為應用實例,該隧道全長32.645km,位居我國已運營鐵路隧道的第一位。設計為單線雙洞,線間距40m,采用鉆爆法施工,共有10座輔助施工斜井。隧道地處青藏高原東北緣,洞(井)口海拔在3400～3800m之間,自然環境極為惡劣,高寒、干旱、缺氧、常冬無夏,極端最低氣溫-36℃。關角隧道地層包含有沉積巖、巖漿巖、變質巖三種,各巖層之間的構造比較復雜,出現不同的斷層共計17條,特別是二郎洞斷裂帶(F3)為區域性深大斷裂,長達2355m,施工難度大,存在軟弱圍巖大變形、突水涌水、圍巖失穩等風險。隧道主要不良地質有洞口淺埋和基底細砂土,斷層及其破碎帶、巖溶、突涌水、高地應力等。關角隧道施工中通過綜合地質預報,查明隧道地質情況,不良地質段施工采用注漿和超前加固等措施,圓滿完成了施工任務。

6結語

為了實現我國經濟的快速發展,滿足現代運輸業的發展需求,要重視現代鐵路隧道的建設。在復雜地質條件下進行的隧道施工工程,要根據地質要求選擇合適的施工技術,相關人員要嚴格按照隧道施工要求靈活運用施工技術,從多方面、多層次地分析復雜地質因素,以此來提高隧道施工的質量和施工安全性,實現完善我國的交通網結構的發展目標。

參考文獻

[1]楊開艮.復雜地質環境下的鐵路隧道施工技術分析[J].四川水泥,2016(4):57.

[2]楊功.鐵路隧道施工中常見問題及解決對策探討[J].科技創新與應用,2014(11):161.

作者:康寧 單位:中鐵航空港集團第二工程有限公司